晶圆微芯片检查提取设备的设计与实现

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1、万方数据品圆微芯片检查提取设备的设计与实现水口郭俭口林海涛口毕秋吉上海微松T业自动化有限公司上海201114摘要：介绍了晶圆微芯片检查提取设备的工艺流程和技术要求，设计了各部分结构．特别对芯片提取翻转放置机构进行了详细说明。介绍了富士PLC、触摸屏、伺服电机和E—SX总线在该设备中的应用，该系统通过E—SX总线将人机界面、控制器和执行器件连接，配线简单、维护方便、高速可靠。关键词：晶圆微芯片检查提取E—SX总线PLC中圈分类号：THl22文献标识码：B文章编号：1000—4998(2012109—0005—04Abstract：Thisa

2、rticledescribestheprocessandtechnicalrequirementsoftheinspection＆pick-upequipmentforwafermicrochipandthedesignofeachpartofthestructure，especiallygivingadetaileddescriptiononthechippick-upandflippingmechanism．Italsogivesanintroduction011applicationofFujiPLC，touchscreen，ser

3、vomotorandE-SXbusintheequipment．Thesystemconnectshuman—machineinterface，controlsandactuatorviaE-SXbus，wiringsimplefeaturingsimplewiring，easymainlenance，highspeedandreliability．KeyWords：WaferMicrochipCheck&ExtractionE—SXBUSPLC晶圆微芯片检查提取设备是一种高端半导体封装设备，用于将划片、扩晶后的芯片(按封装种类可分为Fl

4、ipChip、QFP、BGA等多种)精准提取放置到料盘或载带上。晶圆微芯片检查提取装置是半导体封装测试厂的必备设备，其性能直接影响到所生产芯片的性能、生产效率和产品的合格率。随着国内芯片封装企业的产品逐渐从中低引脚数产品向中高端封装产品升级．对晶圆微芯片检查提取设备的需求快速增长。目前此类设备被国外少数几家公司垄断，设备购人费用高昂，该类设备的研制将带动晶圆级封装的实用化．并为多i签片封装技术研究以及为CPU等关键半导体器件制造技术的研究提供试验平台。1生产工艺流程首先在上料处放置装有晶圆的料盒．等待拾取和检测的芯片均匀黏贴在蓝膜上并通过

5、晶圆环这个环形夹具固定。晶圆环输送臂将固定有待拾取芯片的晶圆环搬送至晶圆搬运平台。晶圆搬运平台Z向电机向下运动撑紧蓝膜，并且搬送晶圆环至芯片拾取位置，由视觉处理系统进行位置认识和良品判别，晶圆环工作台根据视觉处理的结果对芯片位置进行补正，芯片传送系统吸取并翻转芯片，然后将芯片搬送到下料部放置到料盘，料盘可自动上下料。晶圆微芯片检查提取装置的技术核心就是机构高速运动条件下的平稳化设计。目前半导体芯片的一个}上海市科技攻关项目(编号：10111101100)收稿日期：2012年3月盛机械制造50卷第577期重要发展趋势是轻薄化，即其装配面积和

6、厚度呈微型化。以往的芯片厚度大约为200—650“m，为了在半导体组件中安装更高性能的芯片，芯片的厚度需要达到50～150Ixm，甚至50Ixrn以下。芯片越薄越容易出现缺口、崩边和划痕等多种损伤。通过研究晶圆微芯片检查提取装置的工艺流程．确定了主要技术难点：1)设计出尽量简洁的能够实现高速、平稳提取、翻转和搬送微芯片的机构。2)设计高速小行程运动的芯片顶起机构和xl，p精密晶圆搬送平台。保证芯片的快速定位。3)设计快速可靠的真空吸取和释放机构。4)设计视觉检测和定位系统。5)设计合理的控制系统，以减少程序处理时问．保证系统稳定高速运行。

7、2设备的设计方案根据以上工艺流程方案。研究设计的基于视觉处理的晶圆微芯片检查提取装置由以下5个部分组成。1)晶圆环上下料机构。晶圆由晶圆环固定。放置在多层特制的存储盒中，存储盒由电机驱动控制Z向运动。晶圆环输送臂由步进电机驱动y向运动和气缸驱动上下移动，利用前后两个气缸可实现晶圆环的夹紧拖动。由气缸驱动的暂放台使晶圆环的上料和下料可同时实现，提高了生产效率。2)晶圆环搬运平台。搬运平台可实现Xl，凹四个方向的动作，XYO由伺服电机驱动，Z向电机由感应电机驱2012／9万方数据动。Z向电机将黏有晶圆的蓝膜绷臻固定，XYO方向可实现芯片在平面

8、内任意位置的运动。搬送平台的主要功能是将晶圆上每个芯片逐行逐列送到拾取位置。3)芯片搬送机构(包括顶针机构)。包括X向运动机构、Z向运动机构、吸头，其功能就是将芯片吸取、翻转后放置到料盘内。顶